工业园区温室气体核算方法研究

气候变化是当今人类社会面临的重大共同挑战，导致其发生的最主要因素是人类活动导致的短期内温室气体的大量排放。中国政府高度重视气候变化问题，积极承担温室气体减排责任。2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。如期实现碳达峰碳中和目标已成为我国重大国家战略。

2018年，中国工业能源消费占全国消费总量的66%，同年全国温室气体排放总量中88%来自能源，10%来自工业过程，据此判断工业部门碳排放约占全国排放总量的68%。在我国工业部门中，工业园区经过四十多年发展，已成为我国工业发展过程中最主要也最普及的发展空间，集聚了大量的工业生产活动，是吸引投资、制造强国、发展经济最具活力的载体，截至2018年，我国国家级和省级园区总数分别为552和1991，贡献了全国过半的工业产值。与显著的经济产出相伴而来的是大量的温室气体排放，郭扬等以2015年213家国家级经济技术开发区（以下简称“经开区”）的单位工业增加值碳排放为参考，对全国工业园区碳排放强度做同质化假设，估算出2015年我国工业园区碳排放总量为28.2亿t，约占当年全国排放总量的31%。工业园区是我国碳排放的重要来源与实现碳达峰碳中和的重要战场。

温室气体排放核算是掌握排放特征、制定减排政策、评价降碳效果的重要基础，目前在国家、城市、企业、行业等层面已有大量研究，并形成了一些核算标准或指南。在工业园区层面，温室气体核算已有一些研究，但尚未形成规范、统一的核算标准。此外，由于在国家统计体系中工业园区并非专门的统计单元，各园区数据的统计范围、口径及可得性存在差异。这些因素导致不同研究中采用的核算边界、范围与方法等存在较大差异，制约了核算结果的可比性，难以支撑面向大量园区制定定量化碳减排路线图的决策需要。为此，本研究结合工业园区特征，分析工业园区温室气体排放核算已有研究成就，在此基础上提出工业园区温室气体排放核算清单建议，并辅以大样本案例进行研究，以期为推动工业园区做好温室气体排放核算、支撑碳达峰碳中和行动奠定基础。

工业园区的组成结构可概化为图1。从边界范围来看，明确的边界是开展温室气体核算的重要前提。尽管国家发布的园区名录明确了工业园区的面积和四至范围，但此部分通常指实践中所称的核心区部分，而在实际发展过程中，常常会面临园区核心区土地无法满足继续发展要求的问题，因而出现了众多的扩展区域，“一园多区”现象普遍，园区实际管辖的范围名称多样且变化较快，有核心区、拓展区、委托代管区、“飞地”等多种提法，园区实际面积及边界界定往往语焉不详。理清园区真实面积既是园区精细化管理中的一个难题，也是园区核算温室气体以及制定碳达峰碳中和路线图需首要解决的问题。此外，由于园区通常有一定的优惠政策，部分实际经营活动在园区外的企业也选择在园区内注册，企业注册地与实际经营地分离现象较多。这些都为园区碳排放核算与管理带来了巨大的挑战。

在园区内部，利益相关方（或称活动主体）主要包括政府部门、基础设施、制造业和服务业。其中，基础设施和制造业是多数园区的主体部分，也是目前园区碳排放关注的重点。随着产城融合发展的持续深化，许多园区的服务业迅速发展，特别是在一些东部地区或地处省会（自治区首府）城市的园区中，第三产业已占较大比重，相应的碳排放不容忽视。在园区企业间存在复杂的物质能量流动网络，根据其来源与去向是否在园区内，可将其划分为5种基本模式（如图1右下部分所示），其中也存在企业间的上下游供应链、工业行业细分门类相同企业组成的产业集群，以及为减少废弃物而在部分企业间形成的循环利用产业共生等，多种模式组合构成了园区的物质能量交换模型，进一步增加了园区碳排放核算的复杂性。

结合上述园区组成结构分析发现，我国工业园区在发展过程中形成的典型特征及其对温室气体排放核算的影响主要表现在以下方面：

（1）工业园区数量多、种类广、差异大，既有工业增加值超过2000亿元的特大型园区，也有产值不足百亿元的小微园区，各园区的产业结构与碳排放结构存在显著差异。

（2）较多园区由多个在地理上或相连或互不相连的区块组成，不同区块间的管理及责任归属较为复杂，园区实际边界范围缺乏统一界定，同时企业注册地与实际经营地分离现象普遍，生产经营活动统计口径复杂多样。

（3）园区兼具生产端与消费端的特点，企业购入原材料，输出产品和服务，园区内外基础设施共同为周边地区提供基础保障，导致园区边界物质能量通量巨大、组成复杂。

（4）园区企业间存在局部的上下游供应链关系，部分企业为降低成本也会形成产业集群、产业共生等关系，园区内物质能量流动网络复杂。

（5）园区企业随市场变化产品更新迭代较快，园区发展易出现跳跃性，一个大型项目的建设或退出就可能会对园区的经济发展水平、资源环境影响、碳排放量等带来突跃变化。

（6）园区发展呈现明显的产城融合发展趋势，第三产业逐渐增加，特别是进行大型综合类园区碳排放核算需对第三产业予以关注。

这些特征的存在使得工业园区温室气体排放具有自身的独特性，不能简单套用国家、城市、企业等层面的核算方法进行计算，需结合工业园区的组成结构与发展特征，面向园区实际需求，在已有研究成果的基础上探讨制定出能有效指导园区绘制减碳路线图的核算方法。

图2和图3分别描述了工业园区能量流动和碳流动的通用模型。园区内各主体在创造经济产出的同时都会产生碳排放：热电厂的碳排放来自其燃烧的化石能源；制造业企业产生的碳排放来自其消费的能源及工业生产过程；服务业企业的碳排放来自其消费的能源；垃圾处理厂的碳排放主要来自固体废物处理过程，包括垃圾焚烧、填埋等；污水处理厂的排放则主要来自污水处理过程。同时，园区外为园内提供服务的单位也会产生碳排放，如园区外的热电厂、垃圾处理厂、污水处理厂以及原材料、产品、设备的生产运输等，这部分碳排放与园区内企业有关，但并非其直接产生，属于间接碳排放。结合联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的国家温室气体清单指南，可将工业园区的主要碳排放源划分为能源消费、工业过程与产品使用（IPPU）和废弃物处理处置三个主要类别。

目前针对工业园区层面的温室气体核算研究仍处于探索阶段，国内外尚未形成专门的核算指南，现有研究大多借鉴已有的针对其他层面的核算方法，其中广泛参考使用的主要有两套体系。一是由IPCC发布的国家温室气体清单指南体系，其首发于1995年，是全球首个温室气体清单编制指南，工业园区碳排放核算中对排放源的划分及具体计算公式大多来源于此。二是由世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）共同编制的温室气体核算体系，其中将企业/组织的温室气体排放划分为范围1～范围3，有效避免了同一碳排放在不同主体间的重复计算，因而在行业、园区、城市和国家等不同尺度得到广泛应用。在工业园区层面，范围1～范围3被定义为：范围1，指园区实际管辖边界内的所有直接碳排放；范围2，指园区从外部购入的电力和热力等在上游生产过程中产生的间接碳排放；范围3，指园区除范围2之外的其他所有间接排放。

现有研究及实际应用的温室气体核算方法主要包括两类：排放清单法和投入产出法。排放清单法指首先构建包含各主要温室气体排放活动的清单，再依照清单进行温室气体排放的核算分析的方法，其基本计算原理为：碳排放=活动水平×排放因子。排放清单法具有操作简单、易标准化、便于推广等优点，是目前应用最广、相关研究最多的方法，在国家和地区、行业、园区、企业等层面均有广泛应用。投入产出法指通过投入产出表刻画各部门间原料输入与产品输出关系，结合碳排放矩阵和生命周期评价方法对碳排放进行计算。投入产出法通常不存在数据的取舍，具备较好的完整性，但由于投入产出表的编制工作通常仅在较大尺度开展，因此相关研究多集中于行业、区域、国家和全球等较大尺度，在工业园区仅有少量应用。

在排放清单法的应用上，Liu等基于IPCC2006核算了苏州工业园区2005年至2010年燃料燃烧和电力、热力消费引发的碳排放；在此基础上，Wang等借助此前构建的应用于城市层面的核算方法，进一步完善苏州工业园区碳排放核算框架，增加了废弃物处理和农业部门的能源消费。上述研究均仅考虑了范围1和范围2，为更完整地核算工业园区碳排放，Liu等基于IPCC和WRI的核算方法体系，以北京经开区为对象，涵盖范围扩展至能源消费、工业过程和产品使用以及废弃物处理，其中园区外处理的废弃物导致的排放属于范围3；齐静和陈彬结合生命周期评价，将产业园区划分为建设期、运行管理期和拆除处置期三个阶段，构建了包含能源消耗、工业生产、物质材料消耗、仪器设备投入、废弃物处理处置和景观绿化在内的较为全面的排放清单，然而，受限于薄弱的数据基础，该清单难以在各级园区广泛应用。为增强可行性，研究者开始“简化”核算方法，例如，吕斌等将IPCC2006与《省级温室气体清单编制指南》结合，制定的排放清单涵盖园区碳排放的主体部分，即能源消费引发的碳排放；Guo等从生命周期视角出发，将园区消费的能源在生产运输过程中带来的范围3碳排放纳入核算体系，在增加核算结果完整性的同时保留了较高的可行性。

总体而言，现有工业园区碳排放核算研究尚未实现核算结果的完整性与核算方法的简便性和可行性之间的平衡，工业园区数据统计基础与碳排放核算数据要求并不匹配，致使近年来相关研究的核算范围有增有减起伏不定。为此，本研究结合实践过程中调研得到的园区数据基础，提出适应园区当前发展阶段的、具备实际指导作用的温室气体核算方法。

核算边界包括园区的地理边界和数据统计边界。因工业园区大多具有明确的行政区划，现有研究较少讨论地理边界。然而，实践发现大量园区实际管辖面积已与公告目录存在较大差异，需对园区边界进行明确界定，以确保温室气体核算结果的准确性与完整性。对于数据统计边界，不同部门日常管理可能会采用不同的核算边界，具有不同的统计口径。例如园区经济数据统计通常涵盖园区内注册的所有“四上”企业，包含区内注册区外经营部分，而环保数据则通常为属地原则，仅统计园区内经营企业，两者存在显著差异。因此，在开展工业园区温室气体排放核算工作时，应对园区实际管辖范围、数据统计边界、温室气体核算边界等进行明确与统一，使核算结果对园区减碳工作更具现实指导意义。

在核算范围方面，部分研究结果如表1所示。范围1和2是多数工业园区碳排放的主要来源，且其计算相对清晰明确，核算时必须考虑。范围3在不同园区涵盖内容存在显著差异，核算时宜根据园区情况“一园一策”处理，涉及大量园区时可选取具备代表性与共同性的部分进行计算，如固体废物委外处理、能源和大宗原料生产运输等。

对于核算气体种类，《京都议定书》及《多哈修正案》规定了7种主要的温室气体，包括CO₂、CH₄、N₂O、HFCs、PFCs、SF₆和NF₃，我国生态环境部发布的《碳排放权交易管理办法（试行）》也明确将温室气体定义为这7种气体。在工业园区碳排放的三类主要来源中，能源部门是碳排放的最主要组成部分，涉及的温室气体主要是CO₂、CH₄和N₂O；IPPU部门涵盖园区企业各种生产过程，涉及的温室气体组成复杂且不同园区间差异显著，同时此部门也需充分考虑非CO₂温室气体；废弃物处理产生的碳排放主要为CO₂、CH₄和N₂O，其中垃圾填埋和废水处理产生的CO₂属生物成因，对大气的影响是中性的，因此不用核算。总体而言，各园区均普遍产生的温室气体主要是CO₂、CH₄和N₂O，这也是温室效应贡献最多的三种气体，当前阶段可以这三种气体为减碳的主要抓手。但考虑到核算结果的完整性及碳排放交易市场的发展需求，工业园区，特别是存在诸如硝酸生产、电解铝、半导体制造等大量产生非CO₂温室气体行业的园区，还应将IPPU过程产生的各种非CO₂温室气体均纳入园区碳排放核算体系进行计算分析。

能源部分的碳排放可分为燃料碳排放和电力、热力碳排放。在燃料碳排放中，部分能源消费用于加工转换为其他能源而非直接燃烧，其间产生的排放属于IPPU，此处应进行扣除。此外，生物燃料产生的生物源CO₂是自然界碳循环的一部分，因而无需计算。燃料碳排放的计算公式为：

其中，CEi为该燃料的碳排放量；Coni为其消费总量；Inputi为其投入到加工转换的部分；EFi为对应的排放因子。

电力与热力的碳排放来源于生产过程而非消费过程，其间接碳排放实质上是对发电与供热方生产过程产生的碳排放进行责任分配，由电力与热力的消费方承担排放责任，园区热力与电力部分的碳排放应使用净消费量进行计算，即：

其中，Con_Heat/Output_Heat和Con_Elec/Output_Elec分别为热力和电力的总消费量及产出量；EF_Heat和EF_Elec则分别为热力和电力的排放因子。

需注意电力和热力的排放因子应选用所在地区或全国的平均值，主要原因为：①多数企业用电来源于区域电网，使用区域排放因子更加准确；②使用平均值可实现区域内电力与热力生产者之间碳排放的重新分配，实际排放因子低于区域平均水平的企业抵消的碳排放大于自身实际排放，多抵消的部分由实际排放因子高于平均水平的企业承担，这部分差值可通过碳排放交易转化为经济效益，进而促使企业使用更低碳的技术生产电力和热力。

由于不同企业的行业类别、生产工艺等存在较大差异，对应的IPPU部分排放清单也多种多样，实际操作时园区应根据自身产业结构制定专属清单。此处不再对各行业IPPU碳排放的核算方法进行详细说明，仅提供构建此部分清单时的工作思路。一是仅针对园区内存在的重点行业及重点企业，使用对应行业的碳排放核算标准中的方法进行数据统计和碳排放计算；二是结合企业层面的碳排放核算成果，对各企业核算的此部分的碳排放进行汇总，得到的结果同样具备较高的准确性与可靠性。

废弃物处理处置部分的碳排放包括固体废物（以下简称“固废”）和废水两部分。对于固废部分，垃圾填埋产生的碳排放为多年间持续释放，应采用IPCC提供的一阶衰减方法计算，其余处理方式的碳排放可按下式计算：

其中，CEi为碳排放量；ADi为第i种方式处理处置的固废量；EFi为其排放因子。

废水处理的碳排放主要包含生物源CO₂、CH₄和N₂O，其中生物源CO₂无须计算，CH₄和N₂O的排放量可分别由以下公式计算：

其中，TOW为可降解有机物总量；S为以污泥形式沉降的可降解有机物量；EF_CH4为排放因子；R_CH4为回收利用的CH₄量；TN为污水总氮含量；EF_N2Owater为排放因子。

工业园区温室气体核算结果及后续“双碳”工作需控制的指标包括总量指标与强度指标（单位GDP或单位工业增加值的碳排放等）。在工业园区层面，目前我国经济持续发展，企业入园率逐步提升，园区碳排放量在一定时期内仍可能呈上升态势，相较于碳排放总量指标，碳排放强度能更好地反映园区的低碳发展水平，更符合企业、园区和工业部门的发展诉求，“十四五”规划中也明确指出了减碳应以强度控制为主，总量控制为辅。因此，在园区温室气体排放核算过程中，碳排放总量与碳排放强度均需计算分析，且现阶段仍应以碳排放强度作为主要的评价与约束指标。

自1984年设立以来，国家级经开区经过三十余年的发展，已成为中国工业化、城镇化、现代化的重要载体。截至2021年，我国共有217家国家级经开区，分布于全国31个省级行政区，2020年共实现地区生产总值11.6万亿元，占同期全国GDP的11.5%，其空间分布与经济发展具有典型性和代表性，其低碳工作对广大园区具备示范引领作用。此外，国家级经开区管理体制建设相对完善，数据可得性与准确性较好。因此，本文选择203家国家级经开区为对象展开案例研究，核算并分析其碳排放特征。为保证核算结果的一致性与可比性，同时考虑到数据的可得性与研究的可行性，核算内容为能源（包括生产运输、消费与加工转换）和废弃物处理处置（包括生活垃圾与工业固废焚烧）产生的CO₂、CH₄和N₂O，其中CH₄和N₂O按100年增温潜势转换为二氧化碳当量。

活动水平数据通过园区实地调研、发放调查表以及从商务部获取数据支持等途径进行收集，涵盖2015—2017年各园区规模以上工业企业。排放因子来源于WRI发布的《GHG Protocol Tool for Energy Consumption in China (V2.1)》中给出的参考值以及中国生命周期基础数据库，该数据库是面向中国实际生产过程的本土化数据，可准确反映我国园区的排放情况。

2015—2017年，203家国家级经开区温室气体排放总量分别为11.95亿、12.09亿和13.08亿t CO₂e，占同期全国总排放的9.43%、9.57%和10.10%。三种气体贡献占比如图4所示，其中，CO₂排放量最大，三年内贡献占比均在90%以上，其次是CH₄，贡献占比约7%，N₂O的排放量最少。具体到园区个体，2017年仅3家园区温室气体中CO₂占比不足90%，但也分别达到了73.28%、89.45%、89.72%。总体来看，CO₂是工业园区碳排放的最主要组分，但针对具体园区时，应结合其实际产业结构“一园一策”选取核算气体种类。

将园区的温室气体排放按排放来源与核算范围进行划分，结果如图5所示。从排放来源看，煤、石油和天然气是园区碳排放的三个重要来源，其中煤及煤制品、原油及油制品导致的碳排放在三年内明显增加；电力导致的碳排放在三年间迅速减少，主要原因是园区外购电力的减少，2015—2017年，203家园区总用电量下降0.58%，与此同时发电量增加了11.70%；煤矸石、生活垃圾、工业废料及生物燃料等有应用但占比很低，尚有一定发展空间。从排放范围看，范围1是园区碳排放的最主要组成部分，在总排放中的占比从2015年的85.00%稳步上升至2017年的91.34%，具有巨大的减排潜力，是工业园区减碳控碳需关注的重点；范围2在三年内随外购电力排放的减少而迅速下降；范围3在三年内小幅上涨，其最主要来源是煤和煤制品。

尽管范围2和范围3对应的间接排放在203家园区的总排放中占比很小，但具体到园区个体，间接排放占比可能很大，2015—2017年分别有100、98、92家园区间接排放占自身碳排放总量的比例超过50%，部分地区此类园区比重可达60%以上（表2），间接排放是工业园区温室气体核算中不可忽视的重要部分。进一步以2017年的92家园区为例，分析碳排放来源，结果见图6。

从地区分布来看，华东地区碳排放总量最大，这主要是因为其园区数量最多，值得注意的是，西北地区间接排放占比超过50%的园区仅有4家，但其排放总量却仅次于华东地区，在碳排放总量控制中需重点关注。在碳排放来源方面，与203家园区整体以煤和煤制品为最主要来源的排放结构不同，这92家园区最主要的排放源为电力，占总排放的59.52%，此类园区的减碳控碳大量依赖于外购电力的碳排放水平，与园区自身关联度较小，评价此类园区的减碳效果宜结合园区能耗水平、供电园区低碳水平等进行综合评判。园区自身也可以通过建设太阳能发电、风力发电等清洁发电设施的方式降低对外购电力的依赖性，以实现园区温室气体总排放的减少。

为完整评价园区低碳发展状况，还需计算其碳排放强度，这也是现阶段我国碳排放控制的主要抓手。为保证结果的准确性，碳排放总量与经济数据的核算边界统一为各园区内的规模以上工业企业，即经济数据为规模以上工业增加值，计算结果见表3。2015—2017年，203家园区的规模以上工业增加值与温室气体排放均出现较大增长，碳排放强度起伏不定，在2016年有所下降，但在2017年又回升至2015年的水平，国家级经开区的低碳工作仍有较大进步空间。

分地区来看，西北地区的园区碳排放强度显著高于其他各地区水平，这可能与其以煤炭为主的能源结构及低附加值产业较多的产业组成有关，可在西北地区着重开展诸如燃煤替代、清洁燃煤改造、产业结构调整等工作以减少碳排放；华南地区的碳排放强度三年间始终高于全国平均水平且在2017年出现了大幅上涨，主要是因为某园区在2017年原油消费量基本保持平稳的同时，汽油、柴油、煤油等原油制品产量的极大幅度下降，这充分体现了工业园区碳排放结构变化的快速性与突跃性，后续该园区应及时调整产业结构布局；华中地区的园区碳排放强度在三年内稳步上升，尽管仍低于其他地区，但在后续发展建设中也应提高警惕，避免碳排放强度过分走高；对于碳排放总量最大的华东地区，其碳排放强度反而较低，且实现了三年内碳排放强度的持续下降，表明其减碳控碳工作已初见成效，后续应在继续努力降低碳排放的同时归纳减碳经验供各园区学习借鉴。

具体到各园区，2015—2017年203家园区中碳排放强度上升的有75家，下降的共128家，三年间碳排放强度持续上升35家、持续下降68家、先升后降50家、先降后升50家，三年内碳排放强度持续下降的园区在各地区均有分布。进一步来看，2021年发布的《国家高新区绿色发展专项行动实施方案》中要求国家级高新区的碳排放强度年平均削减率达到4%以上，在203家园区中仅有51家满足要求，约占总数的四分之一，园区离实现碳达峰碳中和还有很长一段路要走，仍需付出艰苦努力全力以赴。

综合上文内容，本研究提出以下结论和建议：

（1）工业园区亟须统一规范的温室气体核算标准。作为工业发展的主要载体，园区介于城市与企业之间，是区域与行业温室气体减排的重要交叉点，与国家、城市、企业、行业等层面均有异同，需制定专门的温室气体核算方法。本文充分考虑了园区统计数据的可得性，在追求核算结果的完整性与准确性的同时，尽可能保证了核算方法的可行性，提出的核算方法简便易行结果准确，为工业园区制定碳达峰路线图、实现精准控碳提供基础支撑。

（2）工业园区温室气体排放形势不容乐观，减排工作任重道远。2015—2017年203家国家级经开区温室气体排放总量持续增加，碳排放强度小幅上升，区域间低碳水平不协调，应加大对西北、华南和东北等碳排放强度较高地区的减碳投入，推动其尽快尽好实现绿色转型。

工业园区温室气体核算方法可从以下方面开展进一步研究工作：①推动工业园区温室气体排放清单编制指南的制定，从国家层面推动工业园区规范准确地开展数据统计与碳排放核算工作；②对于绝大多数碳排放来源于外购电力的园区，其碳排放更多取决于区域电力排放因子，自身通过节约能耗也未必能实现碳排放的减少，需要探讨如何在碳排放核算中实现对此类园区低碳发展水平的合理评估；③探究工业园区与城市、企业等层面碳排放核算之间的联系，目前既有经过产城融合发展后俨然是一座小城市的综合型园区，也有部分企业发展壮大后以自身为绝对主体构建的园区，可借此研究从企业到园区再到城市的温室气体核算工作之间的协调统一。